煤层气井排采过程煤粉监测系统的制作方法

文档序号:6196471阅读:236来源:国知局
煤层气井排采过程煤粉监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种煤层气井排采过程煤粉监测系统,包括生产部分、煤粉含量监测部分和数据采集处理部分,煤粉含量监测部分通过进水管(12)与生产部分连接,煤粉含量监测部分通过数据线(16)与数据采集处理部分连接。本实用新型设计合理、结构简单,可以真实的监测到煤层气井排采过程中产出水所含有的煤粉含量,对于现场排采过程中采取措施控制煤粉含量具有一定的指导意义;本实用新型能够得出不同排采工作制度、不同产水量、不同排采阶段煤粉产出变化规律,为实际生产过程中的煤粉控制提供指导。
【专利说明】煤层气井排采过程煤粉监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤矿安全生产【技术领域】,尤其涉及一种煤层气井排采过程煤粉监测系统。
【背景技术】
[0002]煤层气是我国的一种非常规天然气。通过开发煤层气,一定程度上能缓解我国能源紧张的局面,能够降低煤层含气量,降低在煤矿开采过程中瓦斯突出的可能性,煤矿安全生产系数增加。目前,煤层气井主要是通过排水降压使煤层气解吸产出的。煤层气井排采过程中,在排出水、气的同时,经常有煤粉的产出,产出的煤粉经常造成卡泵现象。频繁的检泵作业,可能造成处于解吸状态的煤层气又重新被吸附,而且对煤储层的导流能力也造成了伤害,使煤层气井的产气量受到很大影响。需要研制出一种煤粉监测系统,能够对排采过程中的煤粉含量进行有效监测,便于采取措施控制排采过程中的煤粉含量,减少检泵次数,提高煤层气井的产气量和排采时效。
[0003]目前,煤层气排采过程中煤粉含量的监测主要有两种方式,即设备监测和目测。但设备监测应用较少,其中中国矿业大学(北京)刘升贵副教授设计的预警系统在鄂尔多斯盆地东缘煤层气区块的试验中取得较理想的效果,延长了检泵周期。目测的方法主要是根据产出水的浑浊度分为清、浅灰、深灰、深灰大量等四个等级,代表四种不同的浓度,不同的人对四种浓度的理解有所不同,其仅仅处于一种定性判断上。因此,需要设计出一种煤层气井排采过程煤粉监测系统,以便对煤层气井排采过程中的煤粉含量进行实时监测,得出煤层气井排采过程中煤粉变化规律,便于采取措施降低排采过程中的煤粉含量,为排采工作制度制定提供依据。
实用新型内容
[0004]本实用新型针对煤层气井排采过程中,大量煤粉的产出会影响煤储层的导流能力,易造成卡泵现象,影响煤层气井的产气量和排采时效的问题,提供一种煤层气井排采过程煤粉监测系统,能对煤层气井排采过程中水中煤粉的含量进行实时监测,得出煤储层排采过程中煤粉含量的变化规律,为采取合理的措施,降低排采过程中的煤粉含量,提高煤层气井产气量和排采时效提供依据。
[0005]为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:煤层气井排采过程煤粉监测系统,包括生产部分、煤粉含量监测部分和数据采集处理部分,煤粉含量监测部分通过进水管12与生产部分连接,煤粉含量监测部分通过数据线16与数据采集处理部分连接。
[0006]所述生产部分包括煤层气井13、排水管14、抽采泵17和污水池15,抽采泵17设在煤层气井13内,排水管14的一端与抽采泵17的出水口连接,排水管14的另一端伸入到地面上的污水池15内。
[0007]所述煤粉含量监测部分包括储水箱2、直流电源5、水槽11、电极板8、钢化玻璃过滤容器10、一级过滤网7和二级过滤网9,储水箱2的下部为上大下小的锥形结构,进水管12的一端与排水管14连接,进水管12的另一端伸入到储水箱2内,储水箱2的下端通过上出水管18与钢化玻璃过滤容器10的上端连接,钢化玻璃过滤容器10的下端连接有下端伸入到水槽11内的下出水管19,进水管12上设有第一流量调节阀6,储水箱2上设有第一密度传感器3,上出水管18上设有第二流量调节阀6a和位于第二流量调节阀6a下方的流量传感器4,钢化玻璃过滤容器10上连接有第二密度传感器3a,下出水管19上设有第三流量调节阀6b,水槽11上连接有第三密度传感器3b,一级过滤网7的网孔大小大于二级过滤网9的网孔大小,一级过滤网7和二级过滤网9分别水平设在钢化玻璃过滤容器10内,一级过滤网7位于二级过滤网9上方,钢化玻璃过滤容器10的相对两侧的内壁上分别设有一块电极板8,两块电极板8分别与直流电源5的正负极连接;所述第一密度传感器3、流量传感器4、第二密度传感器3a和第三密度传感器3b分别通过所述数据线16与数据采集处理部分连接。
[0008]所述数据采集处理部分为计算机I。
[0009]所述进水管12的内径不小于50mm。
[0010]采用上述技术方案,本实用新型由生产部分、煤粉含量监测部分、数据采集处理部分。生产部分主要是煤层气井的生产装置;煤粉含量监测部分主要实现对排采出的煤粉进行实时监测;数据采集处理部分主要是对煤粉含量监测部分的数据进行收集和处理,通过把采集的数据连接到计算机上,进行显示。
[0011](I)、生产部分
[0012]煤层气井排采过程中,随着抽采泵产水产出的不仅有甲烷气体,还有从储层裂隙中运移出的煤粉。该部分主要为煤粉监测部分提供排采水,以便对排采水中的煤粉进行监测。因此,在煤层气井的排水管上连接一根进水管,进水管直径设计为50mm,该直径大于排采水中煤粉的最大粒径。
[0013](2)、煤粉含量监测部分
[0014]煤层气井排采过程中,针对不同的煤储层、不同的排采阶段和排采强度,产出水中的煤粉含量会有所不同。产水中的煤粉含量监测,主要依据密度传感器、流量传感器等数据监测设备。
[0015](3)、数据采集处理部分
[0016]数据采集处理部分为安装有监测程序的计算机,计算机将密度传感器、流量传感器采集的数据进行显示和处理,为实际生产提供指导。
[0017]煤层气井排采过程中的主要数据是煤粉监测部分的密度传感器和流量传感器监测的数据,该部分收集一处流量数据和三处密度数据,分析煤层气井排采过程中的煤粉含量,为排采过程中的煤粉含量控制提供依据。
[0018]排采过程中的煤粉含量的计算,根据流量和密度变化得出一级过滤网与其上方电极板上的煤粉质量,以及二级过滤网与一二级过滤网之间的电极板上的煤粉质量,两者之和即为该段时间内排采水中的煤粉总量。取出一级过滤网和二级过滤网,进行干燥处理,即可得到过滤网上的煤粉含量。用煤粉总量去掉过滤网上的煤粉含量,即为煤粉中具有带电性的煤粉的含量。
[0019]本实用新型设计合理、结构简单,可以真实的监测到煤层气井排采过程中产出水所含有的煤粉含量,对于现场排采过程中采取措施控制煤粉含量具有一定的指导意义;本实用新型能够得出不同排采工作制度、不同产水量、不同排采阶段煤粉产出变化规律,为实际生产过程中的煤粉控制提供指导。
【专利附图】

【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的结构示意图;
[0021]图2是图1中一级过滤网的俯视图;
[0022]图3是图1中二级过滤网的俯视图;
[0023]图4是图1中A-A截面图。
【具体实施方式】
[0024]如图1、图2、图3和图4所示,本实用新型的煤层气井排采过程煤粉监测系统,包括生产部分、煤粉含量监测部分和数据采集处理部分,煤粉含量监测部分通过进水管12与生产部分连接,煤粉含量监测部分通过数据线16与数据采集处理部分连接。
[0025]生产部分包括煤层气井13、排水管14、抽采泵17和污水池15,抽采泵17设在煤层气井13内,排水管14的一端与抽采泵17的出水口连接,排水管14的另一端伸入到地面上的污水池15内。
[0026]进水管12的内径不小于50mm。
[0027]煤层气井排采过程中,随着抽采泵17产水产出的不仅有甲烷气体,还有从储层裂隙中运移出的煤粉。该部分主要为煤粉监测部分提供排采水,以便对排采水中的煤粉进行监测。因此,在煤层气井的排水管14上连接一根进水管12,进水管12直径设计为50mm,该直径大于排采水中煤粉的最大粒径。
[0028]煤粉含量监测部分包括储水箱2、直流电源5、水槽11、电极板8、钢化玻璃过滤容器10、一级过滤网7和二级过滤网9,储水箱2的下部为上大下小的锥形结构,进水管12的一端与排水管14连接,进水管12的另一端伸入到储水箱2内,储水箱2的下端通过上出水管18与钢化玻璃过滤容器10的上端连接,钢化玻璃过滤容器10的下端连接有下端伸入到水槽11内的下出水管19,进水管12上设有第一流量调节阀6,储水箱2上设有第一密度传感器3,上出水管18上设有第二流量调节阀6a和位于第二流量调节阀6a下方的流量传感器4,钢化玻璃过滤容器10上连接有第二密度传感器3a,下出水管19上设有第三流量调节阀6b,水槽11上连接有第三密度传感器3b,一级过滤网7的网孔大小大于二级过滤网9的网孔大小,一级过滤网7和二级过滤网9分别水平设在钢化玻璃过滤容器10内,一级过滤网7位于二级过滤网9上方,钢化玻璃过滤容器10的相对两侧的内壁上分别设有一块电极板8,两块电极板8分别与直流电源5的正负极连接;所述第一密度传感器3、流量传感器4、第二密度传感器3a和第三密度传感器3b分别通过所述数据线16与数据采集处理部分连接。
[0029]煤层气井排采过程中,针对不同的煤储层、不同的排采阶段和排采强度,产出水中的煤粉含量会有所不同。产水中的煤粉含量监测,主要依据第一密度传感器3、流量传感器
4、第二密度传感器3a和第三密度传感器3b等数据监测设备。
[0030]①、储水箱2
[0031]目前的煤粉监测方法主要是采取目测的方法,但受到人为因素的影响较大,测得的结果以定性为主。该部分的设计考虑了在监测的过程中的煤粉沉淀问题,将储水箱2下部设计为上大下小的锥形状,防止煤粉的沉淀对监测结果的影响。
[0032]②、流量传感器4
[0033]流量传感器4主要是监测从储水箱2流入到钢化玻璃过滤容器10中的水量,最终应用到煤粉含量的计算。流量传感器4的选择主要考虑了煤层气井排采时产水量的最大值和最小值,保证最大值和最小值位于流量传感器4的量程范围内。该部分采用金属管浮子式的流量传感器4,其测量范围是2.5-6000L/h,能够基本满足煤层气井最大和最小排水量的要求。
[0034]③、钢化玻璃过滤容器10
[0035]钢化玻璃过滤容器10采取钢化玻璃的材质,可以保障在过滤的过程中,及时观测一级过滤网7和二级过滤网9上的煤粉含量,以及通过二级过滤网9后,排出的水中是否还存在可见的煤粉颗粒。如果存在可见的煤粉颗粒,通过调节第一流量调节阀6、第二流量调节阀6a或使用目数更多的二级过滤网9,使煤粉能够及时的沉淀。
[0036]④、电极板8
[0037]煤层气井在排采的过程中,抽采泵17 (杆)与管壁及煤粉之间的摩擦,会使煤粉和抽采泵17 (杆)带有一定量的相反电性的电荷,形成电场。因此,煤粉随水产出的过程中,煤粉会在电荷之间的引力及煤粉自身重力的作用下,沉淀在抽采泵17上,当聚集的煤粉含量过高时,就会发生排采过程中的卡泵现象。
[0038]本实用新型当中电极板8的作用就是模拟排采过程中的电场环境,监测煤粉中带电性煤粉的含量,及时了解泵上煤粉含量,为及时处理提供指导。
[0039]⑤、密度传感器
[0040]密度传感器主要用于监测不同阶段产出水的密度。该部分监测的密度有三处:第一密度传感器3监测一级过滤网7之前的产出水的密度、第二密度传感器3a监测一级过滤网7与二级过滤网9之间的产出水的密度、第三密度传感器3b监测二级过滤网9之后的产出水的密度。第一密度传感器3和第二密度传感器3a的数值变化反映了在一级过滤网7及其上的电极板8上沉淀的煤粉含量,第二密度传感器3a和第三密度传感器3b的反映了二级过滤网9及级过滤网7、二级过滤网9之间的电极板8上沉淀的煤粉含量。
[0041]由于煤层气井产水中的煤粉含量较少,因此,对第一密度传感器3、第二密度传感器3a和第三密度传感器3b的精度要求较高,该部分采用TQ-886振动式密度传感器,应用于泥浆,矿浆,溶剂分离,油品测量等领域,其量程是0-3g/cm3 (0-3000kg/m3),精确度为±0.001g/cm3 (±lkg/m3),其量程和精确度都能够达到监测系统的要求。
[0042]⑥、流量调节阀
[0043]不同的排采阶段产出水量会有所不同。通过调节第一流量调节阀6,控制注入到储水箱2的产水量,达到分析不同排采状态下煤粉含量的目的。同时,在流量较大,煤粉无法及时沉淀的情况下,通过调节第二流量调节阀6a和第三流量调节阀6b,降低注入到钢化玻璃过滤容器10的产出水,使煤粉及时沉淀,减小监测结果的误差。
[0044]⑦过滤网
[0045]本实用新型中,过滤网分为一级过滤网7和二级过滤网9,一级过滤网7允许通过的最大粒径比二级过滤网9的大,即一级过滤网7的目数小于二级过滤网9的目数,其具体情况如图2和图3所示。
[0046]针对不同的煤质和排采强度,排采过程中的煤粉颗粒的粒径会有所不同。因此,考虑不同的煤质和排采强度,需要选择不同的一级过滤网7和二级过滤网9,目数与粒度之间的对应关系如下表1所示。
[0047]表1目数与粒度(um)对应关系表(1000目以内)
[0048]
【权利要求】
1.煤层气井排采过程煤粉监测系统,其特征在于:包括生产部分、煤粉含量监测部分和数据采集处理部分,煤粉含量监测部分通过进水管(12)与生产部分连接,煤粉含量监测部分通过数据线(16)与数据采集处理部分连接。
2.根据权利要求1所述的煤层气井排采过程煤粉监测系统,其特征在于:所述生产部分包括煤层气井(13)、排水管(14)、抽采泵(17)和污水池(15),抽采泵(17)设在煤层气井(13)内,排水管(14)的一端与抽采泵(17)的出水口连接,排水管(14)的另一端伸入到地面上的污水池(15)内。
3.根据权利要求2所述的煤层气井排采过程煤粉监测系统,其特征在于:所述煤粉含量监测部分包括储水箱(2)、直流电源(5)、水槽(11)、电极板(8)、钢化玻璃过滤容器(10)、一级过滤网(7)和二级过滤网(9),储水箱(2)的下部为上大下小的锥形结构,进水管(12)的一端与排水管(14)连接,进水管(12)的另一端伸入到储水箱(2)内,储水箱(2)的下端通过上出水管(18)与钢化玻璃过滤容器(10)的上端连接,钢化玻璃过滤容器(10)的下端连接有下端伸入到水槽(11)内的下出水管(19),进水管(12)上设有第一流量调节阀(6),储水箱(2)上设有第一密度传感器(3),上出水管(18)上设有第二流量调节阀(6a)和位于第二流量调节阀(6a)下方的流量传感器(4),钢化玻璃过滤容器(10)上连接有第二密度传感器(3a),下出水管(19)上设有第三流量调节阀(6b),水槽(11)上连接有第三密度传感器(3b), 一级过滤网(7)的网孔大小大于二级过滤网(9)的网孔大小,一级过滤网(7)和二级过滤网(9)分别水平设在钢化玻璃过滤容器(10)内,一级过滤网(7)位于二级过滤网(9)上方,钢化玻璃过滤容器(10)的相对两侧的内壁上分别设有一块电极板(8),两块电极板(8)分别与直流电源(5)的正负极连接;所述第一密度传感器(3)、流量传感器(4)、第二密度传感器(3a)和第三密度传感器(3b)分别通过所述数据线(16)与数据采集处理部分连接。
4.根据权利要求3所述的煤层气井排采过程煤粉监测系统,其特征在于:所述数据采集处理部分为计算机(I)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的煤层气井排采过程煤粉监测系统,其特征在于:所述进水管(12)的内径不小于50mm。
【文档编号】G01N15/00GK203396675SQ201320514627
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】倪小明, 胡海洋, 吉小峰, 张崇崇, 杨艳辉 申请人:河南理工大学
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1